bab ii tinjauan pustaka 2.1 pengertian beton ringan zat... · biasanya dipergunakan untuk struktur...

6 Universitas Indonesia

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian beton ringan

Perkembangan dunia konstruksi di Indonesia ikut mendorong bertambahnya

penggunaan beton sebagai material perkuatan struktur. Selain itu, teknologi beton

selalu mengalami perkembangan yang lebih dinamis.

Berdasarkan beratnya, beton diklasifikasikan menjadi tiga jenis yaitu normal-

weight concrete, light-weight concrete dan heavy-weight concrete[7]. Beton yang

termasuk normal-weight concrete umumnya adalah beton dengan berat sekitar 2400

kg/m3, untuk lightweight concrete dengan berat kurang dari 1800 kg/m3, dan untuk

heavyweight concrete dengan berat lebih besar dari 3200 kg/m3.

Aplikasi penggunaan normal weight concrete biasa sebagai bahan bangunan

rumah atau gedung sedangkan Light-weight concrete umumnya dipergunakan untuk

dinding ataupun atap bangunan rumah maupun gedung, Dan heavy-weight concrete

biasanya dipergunakan untuk struktur bangunan tinggi, jembatan maupun flyover.

Salah satu varian Light-weight concrete adalah beton teraerasi (Aerated

Concrete). Pada beton ini terdapat pori – pori layaknya batu apung sehingga beton

akan memiliki densitas yang rendah tetapi tetap memiliki kekuatan tekan yang relatif

tinggi. Pada proses pembuatannya, beton ringan teraerasi ini harus melewati proses

pemberian tekanan uap panas / steam selama 12 jam dengan temperature mencapai

374ºF atau 190ºC dan tekanan mencapai 12 bar / 1,2 MPa[1].

Light-weight concrete merupakan salah satu alternatif material pracetak untuk

bangunan residensial, highrise atau lowrise building, baik sebagai pengganti batu

bata, dinding partisi, pelat lantai ataupun atap (pada pelat beton ringan dapat didesain

dengan atau tanpa tulangan). Hal ini karena sifat daripada beton ringan yang mudah

dicetak ataupun dipotong menjadi ukuran – ukuran yang diinginkan menggunakan

gergaji kayu / gergaji mesin serta kemudahan pada saat instalasi karena beratnya yang

ringan, kemudian umur beton ringan yang lebih cepat matang dibandingkan dengan

Pengaruh zat aditif..., Yudith Abdullah, FT UI, 2008

Universitas Indonesia

7

beton biasa menjadikannya memiliki nilai jual yang lebih. Kemudian limbah yang

dihasilkan lebih sedikit bila dibandingkan dengan penggunaan beton biasa[2].

2.2 Komposisi beton ringan

Komposisi beton ringan teraerasi (Aerated concrete) yang akan dibuat terdiri

dari Portland cement, pasir silika, kapur / limestone, air dan Aerated agent, serta

admixture sebagai zat aditif.

2.2.1 Portland Cement

Menurut SNI 0013-1981, Portland cement merupakan bahan perekat dalam

campuran beton hasil penghalusan klinker yang senyawa utamanya terdiri dari

material calcareous seperti limestone atau kapur dan material argillaceous, seperti

besi oksida, serta silica dan alumina yang berupa lempung. Proses pencampuran

dilakukan di dalam tempat pembakaran dengan temperature sekitar 1300-1450ºC

sampai membentuk klinker. Setelah didinginkan ditambah dengan sejumlah material

gipsum (CaSO4.2H2O) dan bahan inert pada saat penggilingan terakhirnya.

Pemberian gipsum 3-5% bertujuan untuk mengendalikan waktu ikat semen agar tidak

berlangsung lama[5].

Akibat pemanasan oksida – oksida utama yang terdapat pada semen portland

akan membentuk senyawa gabungan yang memberi sifat – sifat tertentu pada semen.

Senyawa gabungan tersebut, antara lain:

a. Trikalsium Silikat (3CaO.SiO2) yang disingkat C3S

b. Dikalsium Silikat (2CaO.SiO2) yang disingkat C2S

c. Trikalsium Alumina (3CaO.Al2O3) yang disingkat C3A

d. Tetrakalsium Alumina Ferrit (3CaO.Al2O3.Fe2O3) yang disingkat

C4AF



8

Senyawa yang dibutuhkan pada semen adalah C3S dan C2S karena bersifat

perekat dan menyumbangkan kekuatan semen jika bersenyawa dengan air. Senyawa

C3S lebih cepat bereaksi dengan air dibandingkan dengan C2S, hal ini menyebabkan

semen yang mengandung C3S tinggi akan mengeras lebih cepat dan berpengaruh

besar pada kekuatan awal semen. Sebaliknya semen yang mengandung C2S tinggi,

serta perawatan baik, akan menghasilkan kekuatan akhir semen yang lebih besar[5].

Senyawa C3A dan C4AF yang terbentuk tidak mempunyai sifat semen dan

dapat mengurangi daya ikat semen, selain itu dalam jumlah besar dapat

memperlambat proses pengerasan semen. Senyawa C3A bila bereaksi dengan air akan

menimbulkan panas hidrasi yang tinggi. Disamping itu, jika C3A bereaksi dengan

garam – garam sulfat akan membentuk senyawa mono atau trisulfoaluminat, dimana

dalam keadaan basah volumenya akan mengembang, sehingga semen yang telah

mengeras menjadi rusak, sedangkan senyawa C4AF hanya berpengaruh terhadap

warna semen, makin tinggi kadarnya makin tua warna semen yang dihasilkan[5].

Kekuatan semen merupakan hasil dari proses hidrasi. Proses kimiawi ini

berupa rekristalisasi dalam bentuk interlocking-crystals sehingga membentuk gel

semen yang akan mempunyai kekuatan tekan tinggi apabila mengeras. Kekuatan awal

semen portland semakin tinggi apabila semakin banyak persentase C3S. Jika

perawatan kelembaban terus berlangsung, kekuatan akhirnya akan lebih besar apabila

persentase C2S semakin besar. C3A mempunyai kontribusi terhadap kekuatan selama

beberapa hari sesudah pengecoran beton karena bahan ini yang lebih dulu mengalami

hidrasi.

Komposisi kimia karakteristik yang terkandung dalam semen menurut ASTM

C150 dapat dilihat pada tabel 2.1.



9

Tabel 2.1 komposisi kimia dan karakteristik beberapa tipe semen[5]

Cement C3S C2S C3A C4AF CSH2 Fineness

(m2/kg)

Compressive

Strength

(1 hr, Mpa)

Heat of

hydration

(7hr, J/kg)

Type I 50 25 12 8 5 350 7 (1000) 330

Type II 45 30 7 12 5 350 6 (900) 250

Type III 60 15 10 8 5 450 14 (2000) 500

Type IV 25 50 5 12 4 300 3 (450) 210

Type V 40 40 4 10 4 350 6 (900) 250

Sumber:

Jika semen Portland dicampur dengan air, maka komponen kapur dilepas dari

senyawanya. Banyaknya kapur yang dilepaskan ini sekitar 20% dari berat semen.

Kondisi terburuknya adalah mungkin terjadi pemisahan struktur yang disebabkan

oleh lepasnya kapur dari semen. Situasi ini harus dicegah dengan menambahkan pada

semen suatu mineral silika seperti pozolan. Mineral yang ditambahkan ini bereaksi

dengan kapur bila ada uap air membentuk bahan yang kuat, yaitu kalsium silikat[5].

2.2.2 Pasir silika

Pasir silika yang digunakan dalam campuran beton ringan teraerasi memiliki

densitas 2,65 g/cm3 mengandung senyawa utama silikon oksida (SiO2) dan senyawa

lainnya seperti titanium manganese silikon (TiMnSiO2), tobermorite

(xCaO.ySiO2.zH2O) dan sekaninaite (Fe2Al4Si5O18)[6], Pasir silika yang digunakan

dalam campuran beton ringan diayak dengan menggunakan saringan No.16, sebelum

digunakan pasir tersebut di oven untuk menghilangkan kadar airnya.



10

2.2.3 Kapur / Limestone

Kapur yang digunakan dalam campuran beton ringan berasal dari gunung

kapur Ciampea Bogor. Setelah melalui proses pembakaran kapur ini dibentuk dalam

berbagai ukuran butiran yang diinginkan. Pada kapur ini terkandung senyawa

portlandite(Ca(OH)2), calcium silicate hydate (Ca1,5SiO3,5.xH2O) dan calcium

ruthenium oxide (CaRuO4.2H2O)[6]. kapur yang akan digunakan pada campuran beton

ringan terlebih dahulu dihaluskan, kemudian diayak dengan saringan No-200.

2.2.4 Air

Air amat diperlukan pada pembuatan beton agar terjadi reaksi kimiawi dengan

semen. Pada umumnya air minum dapat dipakai untuk campuran beton. Air yang

mengandung senyawa – senyawa berbahaya, yang tercemar garam, minyak, gula atau

bahan – bahan kimia lain, bila dipakai untuk campuran beton akan dapat menurunkan

kekuatannya dan dapat juga mengubah sifat – sifat semen.

Karena karakteristik pasta semen merupakan hasil reaksi kimiawi antara

semen dengan air, maka bukan perbandingan jumlah air terhadap total material yang

menentukan, melainkan hanya perbandingan antara air dan semen pada campuran

yang menentukan. Air yang berlebihan akan menyebabkan banyaknya gelembung air

setelah proses hidrasi selesai, sedangkan air yang terlalu sedikit akan menyebabkan

proses hidrasi tidak seluruhnya selesai. Sebagai akibatnya beton yang dihasilkan akan

kurang kekuatannya.

2.2.5 Aerated agent

Aerated Agent yang digunakan dalam campuran beton ringan adalah larutan

H2O2. larutan H2O2 akan bereaksi dengan CaO yang terdapat pada semen portland

menghasilkan gas. Jika digunakan larutan H2O2 gas yang dihasilkan adalah Oksigen

(O2)



11

2.2.6 Admixture

Bahan pencampur adalah material berbentuk serbuk atau cairan yang

ditambahkan ke dalam beton untuk memberikan efek – efek tertentu yang tidak akan

muncul bila menggunakan campuran beton biasa, seperti kemungkinan pelaksanaan

(Workability), kekuatan (Strength), tak dapat dilalui (imperviousness), titik beku

(freezing pointi), dan perawatan (Curing). Jenis dari bahan pencampur (admixture),

antara lain:

• Type A, Water Reducer admixture yang digunakan untuk mengurangi

kwantitas dari mencampur air yang diperlukan untuk menghasilkan beton

dengan nilai slump yang ditentukan.

• Type B, Retarder admixture yang digunakan untuk memperlambat reaksi

hidrasi pada beton.

• Type C, Accelerator admixture yang digunakan untuk mempercepat reaksi

hidrasi atau proses pengurangan air dalam beton untuk meningkatkan

kekuatan beton.

• Type D, Water Reducer dan Retarder admixture yang digunakan untuk

mengurangi kwantitas dari mencampur air yang diperlukan untuk

menghasilkan beton dengan nilai slump yang ditentukan dan

memperlambat reaksi hidrasi pada beton.

• Type E, Water Reducer dan Retarder admixture yang digunakan untuk


menghasilkan beton dengan nilai slump yang ditentukan dan mempercepat

reaksi hidrasi atau proses pengurangan air dalam beton untuk

meningkatkan kekuatan beton.

• Type F, High Range Water Reducer admixture yang digunakan untuk


menghasilkan beton dengan nilai slump 12 persen atau lebih besar.



12

• Type G, High Range Water Reducer dan Retarder admixture yang

digunakan untuk mengurangi kwantitas dari mencampur air yang

diperlukan untuk menghasilkan beton dengan nilai slump 12 persen atau

lebih besar dan memperlambat reaksi hidrasi pada beton.

Adapun bahan tambah atau admixture yang akan digunakan dalam penelitian

adalah SikamentNN yang merupakan produk dari PT Sika Indonesia, dan

SikamentNN ini termasuk admixture type F sesuai dengan A.S.T.M C 494-92 yang

memiliki keuntungan jika digunakan dalam pembuatan beton, antara lain:

• Sebagai Superplasticizer:

o Workability sangat meningkat, meningkatkan placeability di

komponen yang langsing dengan penguatan yang memenuhi.

o Mengurangi jumlah getaran yang diperlukan. normal di-set Tanpa

keterlambatan.

o Mengurangi resiko dari pemisahan (Segregasi) secara signifikan.

• Sebagai Water Reducer:

o Mengurangi air sampai 20% dan akan menghasilkan 40% peningkatan

Compressive Strength pada hari ke 28.

o Kekuatan tinggi dalam 12 jam.

Adapun dosis yang disyaratkan untuk digunakan dalam pembuatan campuran

beton adalah berkisar antara 0,6% - 1,5 % dari berat semen.

2.3 Jenis – jenis beton ringan

Didalam bidang ilmu teknologi beton dikenal adanya istilah beton ringan

(light weight concrete). Pembuatan beton ringan dengan pemakaian aggregat ringan

dimulai sejak munculnya aggregat ringan yang dibuat dari proses pembakaran shale

dan clays pada tahun 1917 oleh S.J. Hayde[8]. Pemakaian beton ringan pertama kali

diperkenalkan di Amerika pada Perang Dunia I (1917) oleh perusahaan Emergency

Fleet Building, dengan memakai aggregate expanded shale, dan dipakai untuk

konstruksi kapal serta perahu. Beton ringan bertulang tersebut mempunyai kekuatan

34,47 Mpa dan berat isi 1760 kg/m3.



13

Sejak tahun 1950-an beton ringan telah dipakai pada struktur gedung

bertingkat, lantai kendaraan pada jembatan dan beton precast, dan lain - lain. Ada

beberapa cara untuk memproduksi beton ringan tetapi itu semuanya hanya tergantung

pada adanya rongga udara dalam aggregat, atau pembuatan rongga udara dalam

beton, diantaranya ada beberapa cara pembuatannya, yaitu dapat dilakukan dengan 3

cara pembuatan[9] yaitu:

1. Beton ringan dengan bahan batuan yang berongga atau agregat ringan

buatan yang digunakan juga sebagai pengganti agregat kasar/kerikil.

Beton ini memakai aggregat ringan yang mempunyai berat jenis yang

rendah (berkisar 1400 kg/m3 – 2000 kg/m3)[10] akibat agregat kasar yang

bersifat porous. Agregat yang dipakai berasal dari alam, proses

pembakaran, hasil produksi industri serta bahan – bahan organik.

Campuran beton yang menggunakan agregat ringan butiran halus maupun

kasar menghasilkan beton yang dikenal dengan nama “All-Light weight

Concrete”. Untuk memperoleh kekuatan beton yang lebih baik, agregat

halus dapat diganti dengan pasir alam dan dikenal dengan nama “Sanded

Lightweight Concrete”. Selain itu pemakaian pasir alam dengan gradasi

yang baik dapat memperbaiki workability adukan beton ringan. Tetapi

untuk menjaga kepadatan beton tetap rendah, pemakaian pasir alam

dibatasi 15% - 30% dari volume agregat.

Beton ringan dapat dibagi dalam tiga golongan berdasarkan tingkat

kepadatan dan kekuatan beton yang dihasilkan dan berdasarkan jenis

aggregat ringan yang dipakai, beton ringan dapat diklasifikasikan menjadi

tiga[10] yaitu:



14

a. Beton insulasi (insulating concrete)

Beton ringan dengan berat (density) antara 300 kg/m3 – 800 kg/m3

(18,53 – 50 lb/ft) dan berkekuatan tekan berkisar 0,69 – 6,89 Mpa

(100 – 1000 psi), yang biasanya dipakai sebagai beton penahan panas

(insulasi panas) disebut juga low density concrete. Beton ini banyak

digunakan untuk keperluan insulasi, karena mempunyai kemampuan

konduktivitas panas yang rendah, serta untuk peredam suara. Jenis

aggregat yang biasa digunakan adalah Perlite dan Vermiculite.

b. Beton ringan dengan kekuatan sedang (Moderate Strength Concrete)


(50 – 90 lb/ft), yang biasanya dipakai sebagai beton struktur ringan

atau sebagai pengisi (fill concrete). Beton ini terbuat dari aggregat

ringan buatan seperti: terak (slag), abu terbang, lempung, batu sabak

(slate), batu serpih (shale), dan aggregat ringan alami, seperti pumice,

skoria, dan tufa. Beton ini biasanya memiliki kekuatan tekan berkisar

6,89 – 17,24 Mpa (1000 – 2500 psi).

c. Beton Struktural (Structural Concrete)


(90 – 115 lb/ft), yang dapat dipakai sebagai beton struktural jika

bersifat mekanik (kuat tekan) dapat memenuhi syarat pada umur 28

hari mempunyai kuat tekan berkisar > 17,24 Mpa (2500 psi). Untuk

mencapai kekuatan sebesar itu, beton ini dapat memakai aggregat

kasar seperti expanded shale, clays, slate, dan slag.



15

2. Beton ringan tanpa pasir (No Fines Concrete) non pasir

Dimana beton tidak menggunakan aggregat halus (pasir) pada campuran

pastanya atau sering disebut beton non pasir (No Fines Concrete) sehingga

mempunyai sejumlah besar pori – pori.

Dengan berat isi berkisar 880 – 1200 kg/m3 (55 – 75 lb/ft3). Kekuatan

beton no fines berkisar 7 – 14 Mpa (1015 – 2030 psi), yang dipengaruhi

oleh berat isi beton dan kadar semen. Pemakaian beton tipe ini sangat baik

untuk kemampuan insulasi dari struktur, meskipun keberadaan rongga

udara sangat banyak dan cenderung seragam dapat mengurangi kuat tekan

aggregat.

3. Beton ringan yang diperoleh dengan memasukkan udara dalam adukan

atau mortar (beton aerasi/beton busa/gas).

Dengan demikian akan terjadi pori – pori udara berukuran 0,1 – 1 mm

dalam betonnya, dikenal sebagai beton teraerasi, beton berongga, beton

busa atau beton gas. Memiliki berat isi 200 – 1440 kg/m3 dan biasanya

digunakan untuk keperluan insulasi serta beton tahan api.

Dengan menambahkan larutan hidrogen peroksida sebagai Aerated Agent

volume campuran beton akan mengembang secara dramatis, hal ini

membuat penggunaan material menjadi lebih ekonomis. Beton yang

teraerasi ini kemudian diperkeras didalam cetakan dengan memberikan

tekanan, proses ini dilakukan dengan memasukkan beton ke dalam

pressurized steam chamber (autoclave).



16

2.4 Proses pembuatan beton teraerasi

Dalam proses pembuatan beton ringan teraerasi (aerated concrete), semen

portland dicampurkan dengan kapur, pasir silika, air dan agen pengaerasi (serbuk

logam seperti Al, Zn, atau larutan H2O2) dan kemudian dituang kedalam cetakan.

Reaksi antara agen pengaerasi, semen dan kapur akan menyebabkan munculnya buih

– buih mikroskopik hydrogen (H2) sehingga akan menghasilkan pori dan menaikkan

volume beton yang dihasilkan[11].

Reaksi yang terjadi:

• Jika agen pengaerasi digunakan H2O2:

2CaO + 3H2O2→ 2 Ca(OH)2 + H2 + 2 O2

Komposisi AAC yang telah ditentukan kemudian dicampurkan dan akan

membentuk slurry. Slurry tersebut kemudian dituangkan kedalam cetakan logam

yang besar. Reaksi yang terjadi antara agen pengaerasi dan komponen lainnya seperti

semen dan kapur akan menyebabkan terjadinya pengembangan volume beton. Setelah

beberapa jam, cetakan kemudian dibuka dan beton tersebut dipotong hingga dimensi

tertentu. Setelah dilakukan pemotongan, beton teraerasi dimasukkan kedalam

autoclave (sebuah vessel dimana beton teraerasi tersebut dicuring dengan mengontrol

temperatur dan tekanan). Setelah diautoclaving, beton teraerasi tersebut dapat

dipergunakan[12].

2.5 Karakteristik beton teraerasi

Pada beton ringan teraerasi (aerated concrete) rongga – rongga (void) yang

besar sengaja dibuat untuk mengurangi berat jenis (density) beton.

Ditinjau dari material penyusunnya, beton ringan teraerasi dapat dikategorikan

sebagai mortar (campuran semen, pasir dan air), disebabkan beton ringan tidak

menggunakan aggregat kasar. Udara yang terperangkap didalam beton sebagai akibat

dari reaksi kimia menghasilkan reduksi yang signifikan terhadap berat jenis

(density)[3]. Selain itu proporsi beton ringan dan metode curing juga mempengaruhi

mikrostruktur dan sekaligus sifat fisik dan mekanis dari beton teraerasi.



17

2.5.1 Pori – Pori Beton Ringan

Proses pelepasan gas atau foaming pada beton teraerasi mempengaruhi

mikrostrukturnya. Struktur material beton teraerasi dikarakterisasi dengan adanya

matriks pori – pori mikro yang solid dan pori – pori makro. Pori – pori makro

terbentuk karena adanya ekspansi massa yang disebabkan aerasi dan pori – pori

mikro akan muncul di dinding diantara pori – pori makro[13]. Pori – pori makro dapat

dikarakterisasi dengan diameter lebih dari 60 μm[14].

2.5.2 Porositas dan Distribusi Ukuran Pori

Sifat beton teraerasi seperti compression strength, permeability, penyusutan

(shrinkage) dan creep sangat berhubungan dengan porositas dan distribusi ukuran

pori. Porositas dan distribusi ukuran pori beton teraerasi berbeda – beda tergantung

komposisi, metode, maupun aerated agent yang digunakan. Porositas beton teraerasi

yang lebih tinggi akan didapatkan sebagai akibat meningkatnya volume pori – pori

makro[13].

2.5.3 Berat Jenis

Sifat fisik beton teraerasi erat kaitannya dengan berat jenis (300 – 1800

kg/m3). Ketika menentukan berat jenis, kondisi kelembaban perlu diperhatikan. Beton

yang dikeluarkan dari autoclave akan 15 – 25 % lebih berat daripada yang

dikeluarkan dari oven pengeringan[15].

Untuk mendapatkan densitas yang diinginkan pada beton teraerasi,

memvariasikan komposisi beton akan berpengaruh terhadap struktur pori, ukuran dan

distribusi pori. Struktur dan bentuk beton teraerasi yang stabil sangat penting untuk

mendapatkan sifat fisik dan mekanis yang optimum[16]. Selain itu, pori – pori harus

terdistribusi secara merata dalam massa untuk mendapatkan densitas yang merata.

Pengembangan pori – pori makro yang lebih besar akan mengurangi densitas secara

signifikan[17].



18

2.5.4 Kekuatan Tekan

Hal – hal yang berpengaruh terhadap kekuatan beton teraerasi adalah

karakteristik bahan campuran yang dipergunakan, umur, ukuran, dan bentuk uji,

kandungan air, metode pembentukan pori, arah pembebanan, dan metode curing.

Compressive strength dari beton teraerasi dipengaruhi oleh struktur pori dari pori

udara dan kondisi mekanis dinding pori. Pengurangan densitas dengan pembentukan

pori – pori makro yang besar akan menyebabkan penurunan kekuatan yang

signifikan[15]. Biasanya, kekuatan tekan akan meningkat secara linier dengan densitas.

Nilai kekuatan tekan untuk berbagai densitas dapat dilihat pada Tabel 2.2

Tabel 2.2 Sifat beton teraerasi AAC[14]

Dry Density Compressive Strength

(N/mm2)

Static Modulus of Elasticity

(kN/mm2)

Thermal Conductivity

(W/mºC)

400 1,3 – 2,8 0,18 – 1,17 0,07 – 0,11

500 2,0 – 4,4 1,24 – 1,84 0,08 – 0,13

600 2,8 – 6,3 1,76 – 2,64 0,11 – 0,17

700 3,9 – 8,5 2,42 – 3,58 0,13 – 0,21

Sumber:

Proses autoclaving meningkatkan kekuatan tekan secara signifikan, karena

temperature dan tekanan yang tinggi akan menghasilkan bentuk void yang stabil.

Kekuatan akhir yang diperoleh bergantung pada tekanan dan durasi autoclaving[18].


bab ii tinjauan pustaka 2.1 pengertian beton ringan zat... · biasanya dipergunakan untuk struktur...

Documents